Weichmacher

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Weichmacher bzw. Weichmachungsmittel bewirken, dass Stoffe weicher, flexibler, geschmeidiger und elastischer sind.

87 % der 2012 verbrauchten Weichmacher wurden in Kunststoffprodukten eingesetzt (größtenteils in Folien und Kabeln), danach folgen Gummiprodukte, Farben und Lacke.[1] Darüber hinaus werden sie auch in Klebstoffen und Befilmungsüberzügen eingesetzt.

Weichmacher gehören zu den meistverkauften Chemikalien und sind zum Beispiel schwerflüchtige Carbonsäureester, fette Öle, Weichharze und Campher. Sie verschieben den thermoelastischen Bereich hin zu niedrigeren Temperaturen, so dass also im Bereich der Einsatz-Temperatur der Kunststoff die gewünschten elastischeren Eigenschaften aufweist.

Methoden und Beispiele[Bearbeiten]

Beispiele für Weichmacher, die Kunststoffen zugesetzt werden:

Äußere Weichmachung[Bearbeiten]

Bei der äußeren Weichmachung wird der Weichmacher nicht kovalent in das Polymer eingebunden, sondern tritt nur über seine polaren Gruppen mit dem Polymer in Wechselwirkung und erhöht so die Kettenbeweglichkeit.

  • Diethylhexylphthalat (DEHP) wird als Weichmacher für PVC und Elastomere verwendet und ist nach wie vor der mit großem Abstand meistgebrauchte Weichmacher.[1] Aufgrund verschiedener negativer Einschätzungen (unter anderem von einer EU-Arbeitsgruppe im Jahr 2000 als fruchtschädigend und fruchtbarkeitsschädigend eingestuft) verzichtet die europäische Kunststoffindustrie weitgehend auf Phthalate in Spielzeugen für Kleinkinder. DEHP wurde auch in Olivenöl nachgewiesen. Eine andere, umgangssprachlich gebräuchlichere Bezeichnung für DEHP ist Dioctylphthalat (DOP). DEHP gehört zur Gruppe der Phthalsäureester.
  • Mesamoll, ein Alkylsulfonsäureester des Phenols (ASE), Weichmacher für PVC, dient als Ersatzstoff für DEHP.
  • Hexamoll DINCH ist ein weiterer Ersatzstoff für DEHP und wird seit dem Jahr 2006 für die Herstellung von Kunststoffartikeln sensibler Anwendungsbereiche wie Kinderspielzeug aus PVC, Medizinartikel und zum Verpacken von Lebensmitteln verwendet.
  • Zitronensäure-basierte Weichmacher, wie Zitronensäuretriethylester sind zwar teurer als Phthalat-basierte Weichmacher[2] aber sie sind kaum toxisch und weisen auch keine hormon-ähnlichen Wirkungen auf.
  • Adipinsäure-basierte Weichmacher, speziell Diethylhexyladipat und Diethyloctyladipat werden ähnlich wie citratbasierte Weichmacher eingesetzt. Auch sie sind zwar toxikologisch unbedenklicher als Phthalate, aber auch teurer.

Innere Weichmachung[Bearbeiten]

Neben diesen als äußere Weichmachung bezeichneten Methoden existiert auch die sog. innere Weichmachung. In diesem Fall wird der Weichmacher im Rahmen einer Copolymerisation eingeführt. Im Gegensatz zur äußeren Weichmachung, bei der der Weichmacher nur über Dipol-Wechselwirkungen mit den Makromolekülen verknüpft ist, wird er bei innerer Weichmachung Teil des Makromoleküls (in dem Fall ein Copolymeres). Dadurch bleibt der Kunststoff dauerhaft weich und es kommt nicht zu einem Ausdiffundieren des Weichmachers. Beispielsweise wird Vinylchlorid mit bis zu 20 Prozent Vinylacetat polymerisiert. Andere Zusätze für die Copolymerisation von Vinylchlorid sind Maleinsäure, Ethen, Methylvinylether oder Acrylsäuremethylester.

Extender[Bearbeiten]

Extender sind Sekundärweichmacher, die eine mäßige Polarität besitzen und daher nur in Abstimmung mit den eigentlichen Weichmachern eingesetzt werden. Sie dienen zur Verbesserung der Verarbeitung und zur Verbilligung der Kunststoffformmasse.[3]

Weichmacher in der Tablettenindustrie[Bearbeiten]

Zur Herstellung von überzogenen Tabletten mit Hilfe von Polymerlösungen oder Polymerdispersionen werden Weichmacher zugesetzt. Dabei handelt es sich oft um niedermolekulare, hochsiedende Flüssigkeiten, wie etwa der Sebacinsäuredibutylester mit einem Siedepunkt von 343 °C.[4] Ziel ist es die Sprödigkeit der Überzüge zu senken und die Flexibilität zu erhöhen. Außerdem wird durch Weichmacher die Mindestfilmbildetemperatur gesenkt. Diese sollte optimalerweise bei Raumtemperatur liegen. Weichmacher lagern sich zwischen Polymerketten und erhöhen somit die Flexibilität und Elastizität der Ketten. Sie verringern die Sprödigkeit und senken im Zusammenhang mit Polymerlösungen für Überzüge deren Mindestfilmbildetemperatur.

Kurzzeichen nach DIN EN ISO 1043-3[Bearbeiten]

Kurzzeichen Deutscher Name CAS-Nr.
ASE Alkylsulfonsäureester unbekannt
BAR Butyl-o-Acetylrizinoleat 140-04-5
BBP Benzylbutylphthalat 85-68-7
BCHP Butylcyclohexylphthalat 84-64-0
BNP Butylnonylphthalat unbekannt
BOA Benzyloctyladipat 3089-55-2
BOP Butyloctylphthalat 85-69-8
BST Butylstearat 123-95-5
DBA Dibutyladipat 105-99-7
DBEP Di-2-Butoxyethylphthalat 117-83-9
DBF Dibutylfumarat 105-75-9
DBM Dibutylmaleat 105-76-0
DBP Dibutylphthalat 84-74-2
DBS Dibutylsebazat 109-43-3
DBZ Dibutylazelat 2917-73-9
DCHP Dicyclohexylphthalat 84-61-7
DCP Dicaprylphthalat 131-15-7
DDP Didecylphthalat 84-77-5
DEGDB Diethylenglykoldibenzoat 120-55-8
DEP Diethylphthalat 84-66-2
DHP Diheptylphthalat 3648-21-3
DHXP Dihexylphthalat 84-75-3
DIBA Diisobutyladipat 141-04-8
DIBM Diisobutylmaleat 14234-82-3
DIBP Diisobutylphthalat 84-69-5
DIDA Diisodecyladipat 27178-16-1
DIDP Diisodecylphthalat 26761-40-0
DIHP Diisoheptylphthalat 41451-28-9
DIHXP Diisohexylphthalat 71850-09-4
DINA Diisononyladipat 33703-08-1
DINP Diisononylphthalat 28553-12-0
DIOA Diisooctyladipat 1330-86-5
DIOM Diisooctylmaleat 1330-76-3
DIOP Diisooctylphthalat 27554-26-3
DIOS Diisooctylsebazat 27214-90-0
DIOZ Diisooctylazelat 26544-17-2
DIPP Diisopentylphthalat 605-50-5
DMEP Di-2-Methyloxyethylphthalat 117-82-8
DMP Dimethylphthalat 131-11-3
DMS Dimethylsebazat 106-79-6
DNF Dinonylfumarat 2787-63-5
DNM Dinonylmaleat 2787-64-6
DNOP Di-n-octylphthalat 117-84-0
DNP Dinonylphthalat 14103-61-8
DNS Dinonylsebazat 4121-16-8
DOA Dioctyladipat 103-23-1
DOIP Dioctylisophthalat 137-89-3
DOP Dioctylphthalat 117-81-7
DOS Dioctylsebazat 122-62-3
DOTP Dioctylterephthalat 6422-86-2
DOZ Dioctylazelat 2064-80-4
DPCF Diphenylkresylphosphat 26444-49-5
DPGDB Di-x-Propylenglykoldibenzoat unbekannt
DPOF Diphenyloctylphosphat 1241-94-7
DPP Diphenylphthalat 84-62-8
DTDP Diisotridecylphthalat 27253-26-5
DUP Diundecylphthalat 3648-20-2
ELO Epoxidiertes Leinsamenöl 8016-11-3
ESO Epoxidiertes Sojabohnenöl 8013-07-8
GTA Glycerintriacetat 102-76-1
HNUA Heptylnonylundecyladipat (= 711A) unbekannt
HNUP Heptylnonylundecylphthalat (= 711P) 68515-42-4
HXODA Hexyloctyldecyladipat (= 610A) unbekannt
HXODP Hexyloctyldecylphthalat (= 610P) 68515-51-5
NUA Nonylundecyladipat (= 911A) unbekannt
NUP Nonylundecylphthalat (= 911P) unbekannt
ODA Octyldecyladipat 110-29-2
ODP Octyldecylphthalat 68515-52-6
ODTM n-Octyldecyltrimellitat unbekannt
PO Paraffinöl 8012-95-1
PPA Polypropylenadipat unbekannt
PPS Polypropylensebazat unbekannt
SOA Sucroseoctaacetat 126-14-7
TBAC Tributyl-o-Acetylcitrat 77-90-7
TBEP Tri-2-Butoxyethylphosphat 78-51-3
TBP Tributylphosphat 126-73-8
TCEF Trichlorethylphosphat 6145-73-9
TCF Trikresylphosphat 1330-78-5
TDBPP Tri-2,3-Dibrompropylphosphat 126-72-7
TDCPP Tri-2,3-Dichlorpropylphosphat 78-43-3
TEAC Triethyl-o-Acetylcitrat 77-89-4
THFO Tetrahydrofurfuryloleat 5420-17-7
THTM Triheptyltrimellitat 1528-48-9
TIOTM Triisooctyltrimellitat 27251-75-8
TOF Trioctylphosphat 78-42-2
TOPM Tetraoctylpyromellitat 3126-80-5
TOTM Trioctyltrimellitat 89-04-3
TPP Triphenylphosphat 115-86-6
TXF Trixylylenphosphat 25155-23-1

Gesundheitliche Auswirkungen und Folgen[Bearbeiten]

Eine generelle Aussage über die Auswirkungen von „Weichmachern“ ist insofern nicht möglich, weil je nach Anwendung unterschiedliche Gruppen von Chemikalien so bezeichnet werden. In der Kritik stehen hauptsächlich Weichmacher für an sich spröde Kunststoffe.

Bestimmte Weichmacher auf Basis von Phthalaten können Unfruchtbarkeit bei Männern verursachen, da sie in ihrer Wirkung bestimmten Hormonen ähnlich sind.[5] Die Mitgliedsstaaten der Europäischen Union (EU) stuften die Phthalate DEHP, DBP und BBP als fortpflanzungsgefährdend ein.[6] Sie beeinflussen die Testosteron-gesteuerten Entwicklungsstufen.[7] Außerdem stehen sie in Verdacht, Diabetes zu verursachen.[8] Auch das als nötiges Antioxidans zugesetzte — also damit vergesellschaftete — Bisphenol A steht im Verdacht, gesundheitliche Auswirkungen zu zeigen.

Die Aufnahmewege für den Menschen sind kontaminierte Nahrungsmittel (Hauptanteil der Gesamtaufnahme), Inhalation, Trinkwasser, Muttermilch, und der Hautkontakt mit Kosmetika oder Thermalpapier (bis zu 15 % der Gesamtexposition, enthalten z.B. in Rechnungen, Parktickets, Eintrittskarten etc.) in denen Phthalate in besonders leicht loeslicher Form vorliegen und über die Haut aufgenommen werden koennen.[9][10]

Phthalatweichmacher wurden zwar von der Europäischen Union für Kinderspielzeug verboten, wurden aber dennoch in vielen Buntstiften nachgewiesen. Dies ist auf Dauer für Kinder gefährlich, da sie durch das Kauen auf den lackierten Flächen gesundheitlich geschädigt werden können.[11]

In deutschen Kindergärten wurden im Mittel dreimal so hohe Belastungen mit verschiedenen Weichmachern wie in einem durchschnittlichen deutschen Haushalt festgestellt. Das ist bedenklich, denn Weichmacher stehen im Verdacht, den Hormonhaushalt zu beeinflussen. Besonders für Kinder und Föten im Mutterleib ist das gefährlich: Unfruchtbarkeit, Leberschäden oder Verhaltensstörungen könnten ausgelöst oder gefördert werden.[12]

Alternativen zu Weichmachern aus der Gruppe der Phthalate können nur bei gleichzeitiger Neuoptimierung physikalischer und chemischer Eigenschaften eingesetzt werden, eine einfache Austauschsubstanz existiert nicht.[13] So wurden auch die Alternativen zu Bisphenol A, Bisphenol S und F, in aktuellen Studien für hormonell aktiv befunden und stehen in Verdacht, ähnliche Auswirkungen wie Bisphenol A auf die Reproduktion, den Metabolismus und neurologische Funktionen des Menschen und mariner Lebewesen zu haben.[14][15] Bisphenol S und F als Inhaltsstoffe, sowie viele andere Weichmacher in Produkten sind in Deutschland nicht kennzeichnungspflichtig. Hersteller und Unternehmen sind jedoch laut Europäischer Chemikalienverordnung REACH verpflichtet, besorgten Verbrauchern auf Anfrage Auskunft über alle enthaltenen Bestandteile und deren Gefährlichkeit zu geben.[16]

Auswirkungen auf die Umwelt[Bearbeiten]

Die Freisetzung von Phthalaten durch Auswaschung oder Abrieb erfolgt überwiegend bei Anwendungen im Freien: Etwa aus dem Unterbodenschutz, aus Dachfolien oder aus Lkw-Planen. Auch beim Reinigen von PVC-Böden oder beim Waschen PVC-bedruckter Textilien, gelangen Phthalate in das Abwasser. In den Kläranlagen lagern sie sich überwiegend am Klärschlamm an. Kommt dieser Klärschlamm auf die Felder, gelangen Phthalate in den Boden. Vereinzelt ließen sie sich sogar im Grundwasser nachweisen. Einige Phthalate wurden bereits in einer EU-Risikobewertung (2007) als „persistent“ (langlebig in Sediment und Boden), „bioakkumulierend“ (sich in hohem Maße in Organismen anreichernd) und „toxisch” (giftig für Wasserorganismen) eingestuft. Für viele Weichmacher liegen diesbezüglich jedoch noch keine Daten vor.[17]

Vorkommen und Politik[Bearbeiten]

Während Polyethylen und Polypropylen normalerweise keine Weichmacher enthalten, besteht Weich-PVC immer teilweise aus Weichmachern (typischerweise zu 30 bis 35 %).[18] Weichmacher sind unter anderem in Kinderspielzeug aus PVC und häufig in Sexspielzeug aus Fernost zu finden. Beim Kauf solcher Produkte sollte unbedingt auf den Hinweis „frei von Weichmachern/Phthalaten“ sowie „BPA-frei“ geachtet werden, da sie in der EU noch nicht verboten sind. Jedoch ist „BPA-frei“ nicht gleich Bisphenol-frei, denn anstelle von Bisphenol A wird oft einfach ein anderes Bisphenol verwendet, welches nicht deklariert werden muss. Bereits Ende 1999 hatte die EU für Kleinkind-Spielzeug, das bestimmungsgemäß in den Mund genommen wird, ein auf drei Monate begrenztes Verbot von bestimmten Weichmachern erlassen. Diese temporäre Maßnahme ist bis heute immer um je drei Monate verlängert worden. Der Einsatz der Phthalate wurde verboten, da es keine zuverlässige Messmethode gab, die Migration der Phthalate und damit die mögliche Belastung der Kinder zu messen. Inzwischen liegt eine vom Europäischen Chemikalienbüro ECB validierte Methode vor.

Das weltweite Volumen an Weichmachern lag 2004 bei 5,5 Mio. Tonnen, was einem Gesamtwert von etwa 7 Mrd. Euro entspricht.[1]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c Ceresana Research: Marktstudie Weichmacher, November 2013.
  2. Plastics Additives Von G. Pritchard (Kapitel 4.13.5) bei google-books .
  3. Vogel: Kunststoffkunde. Würzburg 2005 (8. Aufl.), ISBN 3-8023-1987-7 S. 50.
  4. Eintrag zu Sebacinsäuredibutylester in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 10. Dez. 2009 (JavaScript erforderlich).
  5. "45 Min - Gefahr Weichmacher": Warum sind immer mehr Männer nur noch eingeschränkt fruchtbar?.
  6. Umweltbundesamt: "Phthalate - die nuetzlichen Weichmacher mit den unerwuenschten Eigenschaften", abgerufen am 1. Mai 2015.
  7. medizinauskunft.de: Weichmacher machen unfruchtbar (Memento vom 5. September 2011 im Internet Archive), 22. März 2010.
  8. Medizin - Kommunikation: DGE warnt vor Weichmachern in Plastik: Phthalate begünstigen Diabetes Typ 2. Arbeitsgemeinschaft der Wissenschaftlichen Medizinischen Fachgesellschaften, Pressemitteilung vom 29. Mai 2012 beim Informationsdienst Wissenschaft (idw-online.de), abgerufen am 15. Mai 2015.
  9. S. Net, R. Sempéré, A. Delmont, A. Paluselli, B. Ouddane: Occurrence, fate, behavior and ecotoxicological state of phthalates in different environmental matrices. In: Environmental science & technology. Band 49, Nummer 7, April 2015, S. 4019–4035, doi:10.1021/es505233b, PMID 25730609.
  10. EFSA Pressemitteilung Juli 2013: "Lebensmittel sind wichtigste BPA-Quelle für Verbraucher, auch Thermopapier kommt potenzielle Bedeutung zu." abgerufen am 1. Mai 2015.
  11. Schulbeginn: Schadstoffe in Stiften, Farben und Radierern, Stiftung Warentest, 5. September 2008 (online abgerufen am 26. Februar 2013).
  12. wdr.de: "Wie gefährlich sind Plastik-Schadstoffe?".
  13. Plastics Additives Von G. Pritchard (Kapitel 4.13.5) bei google-books
  14. Justin Worland: "Why ‘BPA-Free’ May Be Meaningless", 16. März 2015, abgerufen am 1. Mai 2015.
  15. "Bisphenol S and F: A Systematic Review and Comparison of the Hormonal Activity of Bisphenol A Substitutes" Environ Health Perspect; doi:10.1289/ehp.1408989.
  16. BUND Online: "Phthalat-Weichmacher" abgerufen am 1. Mai 2015.
  17. Phthalate – die nützlichen Weichmacher mit den unerwünschten Eigenschaften. Umweltbundesamt Berlin, Februar 2007
  18. Umweltbundesamt, Berlin (Hrsg.): Phthalate – die nützlichen Weichmacher mit den unerwünschten Eigenschaften. (S.10 & S.3) (PDF; 378 kB) Umweltbundesamt Berlin, Februar 2007.

Literatur[Bearbeiten]

  • Anonymus: Thema: Weichmacher – Die weiche Revolution. In: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik Bd. 33, Nr. 4, 2002, ISSN 0933-5137, S. 216–219.
  • Umweltbundesamt, Berlin (Hrsg.): Phthalate – die nützlichen Weichmacher mit den unerwünschten Eigenschaften. (PDF; 378 kB) Umweltbundesamt Berlin, Februar 2007.
  • Regine Nagorka, André Conrad, Christiane Scheller, Bettina Süßenbach, Heinz-Jörn Moriske: Weichmacher und Flammschutzmittel im Hausstaub. Teil 1: Phthalate. In: Gefahrstoffe, Reinhaltung Luft Bd. 70, Nr. 3, 2010, ISSN 0949-8036, S. 70–76.
  • Hermann Fromme, Wolfgang Körner, Ludwig Gruber, Dieter Heitmann, Martin Schlummer, Wolfgang Völkel, Gabriele Bolte: Exposition der Bevölkerung gegenüber Phthalaten. In: Gefahrstoffe, Reinhaltung Luft Bd. 70, Nr. 3, 2010, ISSN 0949-8036, S. 77–81.
  • Gerhard Volland, Thomas Gabrio, Roman Wodarz, Dagmar Hansen, Volker Mann, Sibylle Hildenbrand: Einfluss von Di(2-ethylhexyl)phthalat (DEHP) in Hausstaub und Innenraumluft auf die tägliche DEHP-Aufnahme. In: Gefahrstoffe, Reinhaltung Luft Bd. 70, Nr. 3, 2010, ISSN 0949-8036, S. 83–88.

Weblinks[Bearbeiten]